计及渔业气象的渔业能源互联网综合负荷建模方法及装置

本技术涉及渔业能源互联网，特别涉及一种计及渔业气象的渔业能源互联网综合负荷建模方法及装置。

背景技术：

1、以渔光互补为主的渔业能源互联网系统理论，利用智能传感器调整渔业设施和设备，以实现能源系统和渔业生产的协调管理和控制，来确保养殖安全和经济效益。在aei的背景下，可再生能源在农村地区得到了发展，而电气化渔业不仅提高了自动化能力，还提高了水产养殖产品的水平。渔业负荷是一种独特的天气敏感负荷，它与光照强度、环境温度、降雨量、ph值等微气象条件密切相关。

2、相关技术中，可变天气模型考虑了天气的不确定性和季节性，农业和能源网络的组合和协调模型同样考虑了气象敏感性，对渔业气象分析具有重要的参考价值。

3、然而，相关技术中，只从鱼类生长的角度分析了渔业气象对水产养殖的影响，而没有从电力负荷侧的角度分析渔业气象的影响，从而导致最终能源利用效率较低以及经济成本较高，亟待解决。

技术实现思路

1、本技术提供一种计及渔业气象的渔业能源互联网综合负荷建模方法及装置，以解决相关技术中，只从鱼类生长的角度分析了渔业气象对水产养殖的影响，而没有从电力负荷侧的角度分析渔业气象的影响，从而导致最终能源利用效率较低以及经济成本较高等问题。

2、本技术第一方面实施例提供一种计及渔业气象的渔业能源互联网综合负荷建模方法，包括以下步骤：获取用户养殖鱼塘基本数据，并根据鱼塘的所处地理位置获取渔业气象数据；将渔业能源互联网综合负荷分为全天增氧电力负荷、全天投饵电力负荷和全天补排水电力负荷，并基于所述渔业气象数据分析渔业气象对所述用户渔业能源互联网综合负荷的影响机理；根据所述用户养殖鱼塘基本数据和水温得到全天耗氧量需求，并根据预设自然状态下溶氧变化特点和一天当中不同时段的增氧机开启种类和开启数量，以计算所述全天增氧电力负荷；根据所述用户养殖鱼塘基本数据和所处季节得到全天投饵量需求和投饵机开启次数以及时间段，并根据鱼塘大小确定投饵机种类，以计算所述全天投饵电力负荷；建立描述池塘含水量动态变化的微分方程，并基于将池塘全天补排水量，建立描述水位变化的动态方程，划分补水或排水时段，根据气象数据计算池塘蒸发量，以得到池塘全天补排水需求，根据水泵种类计算所述全天补排水电力负荷；根据所述全天增氧电力负荷、所述全天投饵电力负荷和所述全天补排水电力负荷得到所述渔业能源互联网综合负荷，以获取用户所在地的实时电价对所述渔业能源互联网综合负荷进行全天总电费测算，并基于所述影响机理计算每公顷和每千克产量的年耗电量。

3、可选地，在本技术的一个实施例中，所述将渔业能源互联网综合负荷分为增氧电力负荷、投饵电力负荷和补排水电力负荷，并基于所述渔业气象数据分析渔业气象对所述用户渔业能源互联网综合负荷的影响机理，包括：确定温度变化会导致池塘水温的变化信息；确定池塘水温、ph值、无机盐含量和其他预设水质参数的季节性变化将导致鱼类摄入量和代谢强度的变化信息；确定光照强度、气压和表面风速的变化将导致池塘蒸发率的变化信息。

4、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述用户养殖鱼塘基本数据和水温得到全天耗氧量需求，并根据预设自然状态下溶氧变化特点和一天当中不同时段的增氧机开启种类和开启数量，以计算所述全天增氧电力负荷，包括：计算鱼类每小时耗氧量需求，其中，所述鱼类每小时耗氧量需求的计算公式为：

5、wox-i＝z×ls×ocr×10-3，

6、其中，wox-i为第i小时的耗氧量，kg；z为养殖鱼的总质量，kg；ls为存活率；ocr为耗氧率，mg/(g·h)；

7、计算养殖池塘机械增氧量，其中，所述养殖池塘机械增氧量的计算公式为：

8、

9、

10、qnight-i＝wox-i，

11、qdaytime-i＝cdaytime×ndaytime-i，

12、ndaytime-i＝max(nnight-i)，

13、其中，为池塘twat水温下的氧气传递速率，kg/h；v20为水温20℃时的氧气传递速率，取2.03kg/h；qnight-i和qdaytime-i分别为第i小时夜间和日间机器增氧量，kg；wox-i为养殖鱼类每小时耗氧量，kg；nnight-i和ndaytime-i分别为第i小时夜间大功率增氧机和日间小功率增氧机个数；cdaytime为日间小功率增氧机增氧能力，kg/h；

14、计算所述全天增氧电力负荷，其中，所述全天增氧电力负荷的计算公式为：

15、pox＝nox×paerator，

16、其中，nox为增氧机开启个数，paerator为每台增氧机额定功率，kw。

17、可选地，在本技术的一个实施例中，所述根据所述用户养殖鱼塘基本数据和所处季节得到全天投饵量需求和投饵机开启次数以及时间段，并根据鱼塘大小确定投饵机种类，以计算所述全天投饵电力负荷，包括：

18、计算鱼类总质量，其中，所述鱼类总质量的计算公式为：

19、z＝10-3gds，

20、其中，z为鱼类总质量，kg；g为鱼类当前阶段体质量，g；d为养殖密度，尾/m2；s为池塘总面积，m2；

21、计算投饵量，其中，所述投饵量的计算公式为：

22、f＝z×lf，

23、其中，f为经验投饵量，kg；lf为投喂率；

24、计算所述全天投饵电力负荷，其中，所述全天投饵电力负荷的计算公式为：

25、

26、其中，h0为投饵机每小时投饵量，kg；pfeeder为每台投饵机额定功率，w；nfeed为当前典型日每天投饵次数。

27、可选地，在本技术的一个实施例中，所述全天补排水电力负荷的计算公式为：

28、

29、其中，zir为水泵扬程，m；ρ为补排水密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；zir为水泵扬程，m；ηir为水泵效率。

30、本技术第二方面实施例提供一种计及渔业气象的渔业能源互联网综合负荷建模装置，包括：获取模块，用于获取用户养殖鱼塘基本数据，并根据鱼塘的所处地理位置获取渔业气象数据；分析模块，用于将渔业能源互联网综合负荷分为全天增氧电力负荷、全天投饵电力负荷和全天补排水电力负荷，并基于所述渔业气象数据分析渔业气象对所述用户渔业能源互联网综合负荷的影响机理；第一计算模块，用于根据所述用户养殖鱼塘基本数据和水温得到全天耗氧量需求，并根据预设自然状态下溶氧变化特点和一天当中不同时段的增氧机开启种类和开启数量，以计算所述全天增氧电力负荷；第二计算模块，用于根据所述用户养殖鱼塘基本数据和所处季节得到全天投饵量需求和投饵机开启次数以及时间段，并根据鱼塘大小确定投饵机种类，以计算所述全天投饵电力负荷；建立模块，用于建立描述池塘含水量动态变化的微分方程，并基于将池塘全天补排水量，建立描述水位变化的动态方程，划分补水或排水时段，根据气象数据计算池塘蒸发量，以得到池塘全天补排水需求，根据水泵种类计算所述全天补排水电力负荷；建模模块，用于根据所述全天增氧电力负荷、所述全天投饵电力负荷和所述全天补排水电力负荷得到所述渔业能源互联网综合负荷，以获取用户所在地的实时电价对所述渔业能源互联网综合负荷进行全天总电费测算，并基于所述影响机理计算每公顷和每千克产量的年耗电量。

31、可选地，在本技术的一个实施例中，所述分析模块包括：第一确定单元，用于确定温度变化会导致池塘水温的变化信息；第二确定单元，用于确定池塘水温、ph值、无机盐含量和其他预设水质参数的季节性变化将导致鱼类摄入量和代谢强度的变化信息；第三确定单元，用于确定光照强度、气压和表面风速的变化将导致池塘蒸发率的变化信息。

32、可选地，在本技术的一个实施例中，所述第一计算模块包括：第一计算单元，用于计算鱼类每小时耗氧量需求，其中，所述鱼类每小时耗氧量需求的计算公式为：

33、wox-i＝z×ls×ocr×10-3，

34、其中，wox-i为第i小时的耗氧量，kg；z为养殖鱼的总质量，kg；ls为存活率；ocr为耗氧率，mg/(g·h)；

35、第二计算单元，用于计算养殖池塘机械增氧量，其中，所述养殖池塘机械增氧量的计算公式为：

36、

37、

38、qnight-i＝wox-i，

39、qdaytime-i＝cdaytime×ndaytime-i，

40、ndaytime-i＝max(nnight-i)，

41、其中，为池塘twat水温下的氧气传递速率，kg/h；v20为水温20℃时的氧气传递速率，取2.03kg/h；qnight-i和qdaytime-i分别为第i小时夜间和日间机器增氧量，kg；wox-i为养殖鱼类每小时耗氧量，kg；nnight-i和ndaytime-i分别为第i小时夜间大功率增氧机和日间小功率增氧机个数；cdaytime为日间小功率增氧机增氧能力，kg/h；

42、第三计算单元，用于计算所述全天增氧电力负荷，其中，所述全天增氧电力负荷的计算公式为：

43、pox＝nox×paerator，

44、其中，nox为增氧机开启个数，paerator为每台增氧机额定功率，kw。

45、可选地，在本技术的一个实施例中，所述第二计算模块包括：第四计算单元，用于计算鱼类总质量，其中，所述鱼类总质量的计算公式为：

46、z＝10-3gds，

47、其中，z为鱼类总质量，kg；g为鱼类当前阶段体质量，g；d为养殖密度，尾/m2；s为池塘总面积，m2；

48、第五计算单元，用于计算投饵量，其中，所述投饵量的计算公式为：

49、f＝z×lf，

50、其中，f为经验投饵量，kg；lf为投喂率；

51、第六计算单元，用于计算所述全天投饵电力负荷，其中，所述全天投饵电力负荷的计算公式为：

52、

53、其中，h0为投饵机每小时投饵量，kg；pfeeder为每台投饵机额定功率，w；nfeed为当前典型日每天投饵次数。

54、可选地，在本技术的一个实施例中，所述全天补排水电力负荷的计算公式为：

55、

56、其中，zir为水泵扬程，m；ρ为补排水密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；zir为水泵扬程，m；ηir为水泵效率。

57、本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的计及渔业气象的渔业能源互联网综合负荷建模方法。

58、本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的计及渔业气象的渔业能源互联网综合负荷建模方法。

59、本技术实施例充分考虑了渔业气象的不确定性和渔业电力负荷的天气敏感性，是渔业能源互联网用电负荷领域的原创性工作，为研究渔业能源互联网提供了借鉴。由此，解决了相关技术中，只从鱼类生长的角度分析了渔业气象对水产养殖的影响，而没有从电力负荷侧的角度分析渔业气象的影响，从而导致最终能源利用效率较低以及经济成本较高等问题。

60、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。